23 veebruar 2023
Mikroobse saastumise reageerimismeetmed pöördosmoosi operatsioonil
Mikroobse saastumise reageerimismeetmed pöördosmoosi operatsioonil
01 Kloori steriliseerimine
Kloori efektiivsus sõltub kloori kontsentratsioonist, kokkupuuteajast ja vee pH-st.
Seda kasutatakse sageli joogivee steriliseerimiseks ja üldine kloori jääkkontsentratsioon on 0,5 ppm.
Tööstuslikus veepuhastuses saab soojusvahetite ja liivafiltrite mikroobset saastumist vältida, hoides kloori jääkkontsentratsiooni vees üle 0,5–1,0 ppm. Kloori doseerimise kogus sõltub orgaanilise aine sisaldusest sissevoolus, sest orgaaniline aine tarbib kloori.
Pinnavee töötlemine nõuab tavaliselt kloori desinfitseerimist pöördosmoosi eeltöötluse osas, et vältida mikroobide saastumist. Meetod seisneb kloori lisamises veevõtuavas ja reaktsiooniaja säilitamises 20–30 minutit, et hoida 0,5–1,0 ppm kloorijääki kogu eeltöötlustorustiku kontsentratsioonis.
Enne membraanielementi sisenemist tuleb see siiski põhjalikult kloorida, et vältida membraani oksüdeerumist ja kloori kahjustamist.
(1) Kloorimise reaktsioon
Tavaliselt kasutatavad kloori sisaldavad desinfektsioonivahendid on gaasiline kloor, naatriumhüpoklorit või kaltsiumhüpoklorit. Vees hüdrolüüsivad nad kiiresti hüpokloorhappeks.Cl2+ H2O → HClO + HCl (1)
NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)
Ca(ClO)2+ 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2(3)
Hüpokloorhape vees lagundab vesinikioone ja hüpokloriti ioone:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO ja ClO– summat nimetatakse vabaks klooriks (FAC) või jääkklooriks (FRC) ja seda väljendatakse mg/LCl2.
Kloor reageerib vees oleva ammoniaagiga, moodustades kloramiine, mida nimetatakse kombineeritud klooriks (CAC) või kombineeritud jääkklooriks (CRC) ning kloorijääkide ja kombineeritud kloori nimetatakse kogu jääkklooriks (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Kloorijääkide bakteritsiidne efektiivsus on otseselt võrdeline lagunemata HClO kontsentratsiooniga. Hüpokloorhappe bakteritsiidne toime on 100 korda suurem kui hüpokloritil ja dissotsieerumata hüpokloorhappe osakaal suureneb pH väärtuse vähenemisega.
pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg/L) korral eksisteerib HClO-na ainult 50% kloorijääkidest, kuid pH = 6,5 korral on 90% HClO.
HClO osakaal suureneb ka temperatuuri langedes. 5 °C juures on HClO molekulaarne osa 62% (pH = 7,5, TDS = 40 mg/L). Kõrge soolsusega vees on HClO osakaal väga väike (kui pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/l TDS, on suhe umbes 30%).
(2) Kloori annustamiskogus
Osa lisatud kloorist reageerib vees oleva ammoniaagi lämmastikuga, moodustades kombineeritud kloori vastavalt järgmistele reageerimisetappidele:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramiin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramiin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramiin) + H2O (8)
Ülaltoodud reaktsioonid sõltuvad peamiselt pH-st ja kloori/lämmastiku massisuhtest. Kloramiinil on ka bakteritsiidne toime, kuid see on madalam kui klooril.
Teine osa gaasilisest kloorist muundatakse mitteaktiivseks klooriks. Selle osa jaoks vajalik kloori kogus sõltub redutseerijatest, nagu nitrit, kloriid, sulfiid, raud ja mangaan. Orgaanilise aine oksüdatsioonireaktsioon vees tarbib ka kloori.
(3) Merevee kloorimine
Erinevalt riimveest sisaldab merevesi tavaliselt umbes 65 mg/l broomi. Kui merevett töödeldakse keemiliselt klooriga, reageerib broom kiiresti hüpokloorhappega, tekitades hüpobroomhapet
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Sel viisil, kui merevett töödeldakse klooriga, bakteritsiidne toime on HClO asemel peamiselt HBrOja hüpobroomhape laguneb hüpobromiidi ioonideks.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
HBrO lagunemisaste on madalam kui HClO oma. pH = 8 juures ei lagune ainult 28% HClO-st, kuid 83% HBrO-st ei lagune.
Kõrge pH-ga merevee puhul on bakteritsiidne toime siiski parem kui riimvees. Hüpoproomhappe ja hüpobromiidi ioonid häirivad kloori jääkkloori määramist, mis sisaldub kloori jääkväärtuses.
02 Löögi steriliseerimise ravi
Šokitöötlus hõlmab biotsiidi lisamist pöördosmoosile või nanofiltreerimise toiteveele piiratud aja jooksul ja veepuhastussüsteemi normaalse töö ajal.
Sel ravieesmärgil kasutatakse sageli naatriumbisulfitit. Üldiselt lisatakse 500–1000 ppm NaHSO3 umbes 30 minutiks.
Šokiravi võib läbi viia perioodiliselt korrapäraste ajavahemike järel, näiteks üks kord 24 tunni jooksul või bioloogilise kasvu kahtluse korral. Selle šokitöötluse käigus tekkiv tootevesi sisaldab 1-4% lisatud naatriumbisulfiti kontsentratsioonist.
Sõltuvalt toote vee kasutamisest saab otsustada, kas šokisteriliseerimise ajal tuleks toote vesi ringlusse võtta või välja lasta. Naatriumbisulfit on aeroobsete bakterite vastu tõhusam kui anaeroobsed mikroorganismid. Seetõttu Šokisteriliseerimise kasutamist tuleks eelnevalt hoolikalt hinnata.
03 Perioodiline desinfitseerimine
Lisaks fungitsiidide pidevale lisamisele toorveele saab süsteemi regulaarselt desinfitseerida, et kontrollida bioloogilist saastumist.
Seda töötlemismeetodit kasutatakse mõõduka biosaastumise ohuga süsteemides, kuid suure biosaastumisohuga süsteemides on desinfitseerimine ainult täiendus pidevale biotsiiditöötlusele.
Ennetav desinfitseerimine on tõhusam kui korrigeeriv desinfitseerimine, sest isoleeritud baktereid on lihtsam tappa ja eemaldada kui pakse vananenud biokilesid.
Üldine desinfitseerimisintervall on üks kord kuus, kuid rangete hügieeninõuetega süsteemid (nt farmaatsiaprotsesside vesi) ja tugevalt saastunud toorvesi (nt reovesi) võivad olla üks kord päevas. Loomulikult mõjutab membraani eluiga kasutatavate kemikaalide tüüp ja kontsentratsioon. Pärast intensiivset desinfitseerimist võib membraani eluiga lühendada.
04 Osooni steriliseerimine
See on oksüdeerivam kui kloor, kuid laguneb kiiresti, seetõttu tuleb seda mikroorganismide hävitamiseks teatud tasemel hoida. Samal ajal tuleks arvestada ka kasutatavate seadmete osoonikindlusega ja tavaliselt tuleks kasutada roostevaba terast.
Membraanielementide kaitsmiseks tuleb osoon hoolikalt eemaldada ja UV-kiirgus võib selle eesmärgi edukalt saavutada.
05 UV-kiirgus
254 nm On tõestatud, et UV-valgus on bakteritsiidne. Seda on kasutatud väikestes veejaamades. See ei nõua vette kemikaalide lisamist. Seadmete hooldusvajadused on madalad. Vajalik on ainult elavhõbedaaurulampide perioodiline puhastamine või vahetamine.
UV-kiiritusravi rakendamine on aga väga piiratud ja Sobib ainult puhtamatele veeallikatele, sest kolloidid ja orgaaniline aine mõjutavad optilise kiirguse läbitungimist.
06 Naatriumbisulfit
Kui selle kontsentratsioon jõuab merevee magestamissüsteemi sissevoolus 50 mg/l-ni, on see tõhus bioloogilise reostuse kontrollimisel. Nii saab vähendada ka kolloidide saastumist.
Väävelhappe täiendav eelis on see, et see ei vaja kaltsiumkarbonaadi kontrollimiseks happe lisamist väävelhappe happelise reaktsiooni tõttu vesinikioonide tekitamiseks.
HSO3- → H+ + SO42-
01 Kloori steriliseerimine
Kloori efektiivsus sõltub kloori kontsentratsioonist, kokkupuuteajast ja vee pH-st.
Seda kasutatakse sageli joogivee steriliseerimiseks ja üldine kloori jääkkontsentratsioon on 0,5 ppm.
Tööstuslikus veepuhastuses saab soojusvahetite ja liivafiltrite mikroobset saastumist vältida, hoides kloori jääkkontsentratsiooni vees üle 0,5–1,0 ppm. Kloori doseerimise kogus sõltub orgaanilise aine sisaldusest sissevoolus, sest orgaaniline aine tarbib kloori.
Pinnavee töötlemine nõuab tavaliselt kloori desinfitseerimist pöördosmoosi eeltöötluse osas, et vältida mikroobide saastumist. Meetod seisneb kloori lisamises veevõtuavas ja reaktsiooniaja säilitamises 20–30 minutit, et hoida 0,5–1,0 ppm kloorijääki kogu eeltöötlustorustiku kontsentratsioonis.
Enne membraanielementi sisenemist tuleb see siiski põhjalikult kloorida, et vältida membraani oksüdeerumist ja kloori kahjustamist.
(1) Kloorimise reaktsioon
Tavaliselt kasutatavad kloori sisaldavad desinfektsioonivahendid on gaasiline kloor, naatriumhüpoklorit või kaltsiumhüpoklorit. Vees hüdrolüüsivad nad kiiresti hüpokloorhappeks.
Hüpokloorhape vees lagundab vesinikioone ja hüpokloriti ioone:
HClO←→ H++ ClO-(4)
Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO ja ClO– summat nimetatakse vabaks klooriks (FAC) või jääkklooriks (FRC) ja seda väljendatakse mg/LCl2.
Kloor reageerib vees oleva ammoniaagiga, moodustades kloramiine, mida nimetatakse kombineeritud klooriks (CAC) või kombineeritud jääkklooriks (CRC) ning kloorijääkide ja kombineeritud kloori nimetatakse kogu jääkklooriks (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)
Kloorijääkide bakteritsiidne efektiivsus on otseselt võrdeline lagunemata HClO kontsentratsiooniga. Hüpokloorhappe bakteritsiidne toime on 100 korda suurem kui hüpokloritil ja dissotsieerumata hüpokloorhappe osakaal suureneb pH väärtuse vähenemisega.
pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg/L) korral eksisteerib HClO-na ainult 50% kloorijääkidest, kuid pH = 6,5 korral on 90% HClO.
HClO osakaal suureneb ka temperatuuri langedes. 5 °C juures on HClO molekulaarne osa 62% (pH = 7,5, TDS = 40 mg/L). Kõrge soolsusega vees on HClO osakaal väga väike (kui pH = 7,5, 25 °C, 40000 mg/l TDS, on suhe umbes 30%).
(2) Kloori annustamiskogus
Osa lisatud kloorist reageerib vees oleva ammoniaagi lämmastikuga, moodustades kombineeritud kloori vastavalt järgmistele reageerimisetappidele:
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monokloramiin) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dikloramiin) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trikloramiin) + H2O (8)
Ülaltoodud reaktsioonid sõltuvad peamiselt pH-st ja kloori/lämmastiku massisuhtest. Kloramiinil on ka bakteritsiidne toime, kuid see on madalam kui klooril.
Teine osa gaasilisest kloorist muundatakse mitteaktiivseks klooriks. Selle osa jaoks vajalik kloori kogus sõltub redutseerijatest, nagu nitrit, kloriid, sulfiid, raud ja mangaan. Orgaanilise aine oksüdatsioonireaktsioon vees tarbib ka kloori.
(3) Merevee kloorimine
Erinevalt riimveest sisaldab merevesi tavaliselt umbes 65 mg/l broomi. Kui merevett töödeldakse keemiliselt klooriga, reageerib broom kiiresti hüpokloorhappega, tekitades hüpobroomhapet
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
Sel viisil, kui merevett töödeldakse klooriga, bakteritsiidne toime on HClO asemel peamiselt HBrOja hüpobroomhape laguneb hüpobromiidi ioonideks.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
HBrO lagunemisaste on madalam kui HClO oma. pH = 8 juures ei lagune ainult 28% HClO-st, kuid 83% HBrO-st ei lagune.
Kõrge pH-ga merevee puhul on bakteritsiidne toime siiski parem kui riimvees. Hüpoproomhappe ja hüpobromiidi ioonid häirivad kloori jääkkloori määramist, mis sisaldub kloori jääkväärtuses.
02 Löögi steriliseerimise ravi
Šokitöötlus hõlmab biotsiidi lisamist pöördosmoosile või nanofiltreerimise toiteveele piiratud aja jooksul ja veepuhastussüsteemi normaalse töö ajal.
Sel ravieesmärgil kasutatakse sageli naatriumbisulfitit. Üldiselt lisatakse 500–1000 ppm NaHSO3 umbes 30 minutiks.
Šokiravi võib läbi viia perioodiliselt korrapäraste ajavahemike järel, näiteks üks kord 24 tunni jooksul või bioloogilise kasvu kahtluse korral. Selle šokitöötluse käigus tekkiv tootevesi sisaldab 1-4% lisatud naatriumbisulfiti kontsentratsioonist.
Sõltuvalt toote vee kasutamisest saab otsustada, kas šokisteriliseerimise ajal tuleks toote vesi ringlusse võtta või välja lasta. Naatriumbisulfit on aeroobsete bakterite vastu tõhusam kui anaeroobsed mikroorganismid. Seetõttu Šokisteriliseerimise kasutamist tuleks eelnevalt hoolikalt hinnata.
03 Perioodiline desinfitseerimine
Lisaks fungitsiidide pidevale lisamisele toorveele saab süsteemi regulaarselt desinfitseerida, et kontrollida bioloogilist saastumist.
Seda töötlemismeetodit kasutatakse mõõduka biosaastumise ohuga süsteemides, kuid suure biosaastumisohuga süsteemides on desinfitseerimine ainult täiendus pidevale biotsiiditöötlusele.
Ennetav desinfitseerimine on tõhusam kui korrigeeriv desinfitseerimine, sest isoleeritud baktereid on lihtsam tappa ja eemaldada kui pakse vananenud biokilesid.
Üldine desinfitseerimisintervall on üks kord kuus, kuid rangete hügieeninõuetega süsteemid (nt farmaatsiaprotsesside vesi) ja tugevalt saastunud toorvesi (nt reovesi) võivad olla üks kord päevas. Loomulikult mõjutab membraani eluiga kasutatavate kemikaalide tüüp ja kontsentratsioon. Pärast intensiivset desinfitseerimist võib membraani eluiga lühendada.
04 Osooni steriliseerimine
See on oksüdeerivam kui kloor, kuid laguneb kiiresti, seetõttu tuleb seda mikroorganismide hävitamiseks teatud tasemel hoida. Samal ajal tuleks arvestada ka kasutatavate seadmete osoonikindlusega ja tavaliselt tuleks kasutada roostevaba terast.
Membraanielementide kaitsmiseks tuleb osoon hoolikalt eemaldada ja UV-kiirgus võib selle eesmärgi edukalt saavutada.
05 UV-kiirgus
254 nm On tõestatud, et UV-valgus on bakteritsiidne. Seda on kasutatud väikestes veejaamades. See ei nõua vette kemikaalide lisamist. Seadmete hooldusvajadused on madalad. Vajalik on ainult elavhõbedaaurulampide perioodiline puhastamine või vahetamine.
UV-kiiritusravi rakendamine on aga väga piiratud ja Sobib ainult puhtamatele veeallikatele, sest kolloidid ja orgaaniline aine mõjutavad optilise kiirguse läbitungimist.
06 Naatriumbisulfit
Kui selle kontsentratsioon jõuab merevee magestamissüsteemi sissevoolus 50 mg/l-ni, on see tõhus bioloogilise reostuse kontrollimisel. Nii saab vähendada ka kolloidide saastumist.
Väävelhappe täiendav eelis on see, et see ei vaja kaltsiumkarbonaadi kontrollimiseks happe lisamist väävelhappe happelise reaktsiooni tõttu vesinikioonide tekitamiseks.
HSO3- → H+ + SO42-